計算機前沿技術總結匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇計算機前沿技術總結范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

“渾然天成”是萬物和諧依存的理想形式，技術與藝術、技術與文化、技術與社會生活也應是這種“渾為一體”的產物。但隨著研究門類越來越細，越來越專，它們常常被分割開來，失去了天然的融合。21世紀計算機技術的發展，為這種融合打開了一個新的窗口，也使技術找到了與諸多領域原有的契合點。微軟亞洲研究院在技術服務社會，技術服務生活的研究理念中，更深刻地感受到了計算機技術與社會、文化相融合的迫切性，因此，他們愿用技術追尋“渾然天成”的世界。

eHeritage為技術與文化融合架起橋梁

eHeritage一 詞雖然在詞典中無從查起，但它在微軟亞洲研究院主題研究支持計劃中卻包括了豐富的內容。首先，它是微軟最新的主題研究支持計劃的一部分；第二，它是利用計算機前沿技術從事世界文化遺產保護的一次多學科合作研究項目；第三，它涉及了計算機、建筑、藝術和文物等多學科的專家和相關領域的知識；第四，它也是微軟亞洲研究院將計算機科研服務于應用的一次最新嘗試。由此可以看出，微軟亞洲研究院要用eHeritage為計算機前沿技術服務于社會加上最新注腳。

2008年7月1日至7月2日，微軟亞洲研究院在北京舉行了由亞太地區計算機、藝術、文物等領域專家學者參加的eHeritage主題研討會，與會的專家學者分別來自中國、日本、韓國、新加坡、澳大利亞，在為期兩天的研討會中，與會專家、學者圍繞eHeritage作了精彩的演講并進行了廣泛的交流。“eHeritage”，不僅逐漸成為了計算機專家、建筑學家、藝術家和文物保護專家關注的焦點，也成為微軟未來合作研究的亮點。

eHeritage論壇給亞太地區的科研人員和學者提供一個相互交流了解，探討計算機最新技術發展的平臺，并為利用最新計算機技術進行世界文化遺產保護研究提供了一個全新的視角。與會的教師和研究人員來自不同學科，特別是計算機視覺、計算機圖形學、信號處理、語音與音樂，以及通訊和萬維網等領域。通過演講和演示，專家學者全面介紹各自在該研究領域的最新成果，為這一交叉學科的發展探索了一條新的途徑。

eHeritage與其他微軟主題研究支持計劃

eHeritage是微軟亞洲研究院主題研究支持計劃的一個新的主題，而微軟亞洲研究院的主題研究計劃則遠不止于此。從2003年開始，微軟亞洲研究院已經支持了嵌入式技術、圖形學與游戲、高信度計算、互聯網服務、教育中的移動計算、自然語言處理等領域的百余個項目。

微軟亞洲研究院高校關系部是微軟公司面向亞太地區高校和科研機構的窗口，一直致力于與高校、科研機構的合作。其中“主題研究支持計劃”是微軟為支持某個專門領域的基礎研究項目，它是面向高校計算機系、電子系、軟件學院等IT相關院系的教師推出的針對一定主題的研究支持計劃。教師們在微軟亞洲研究院公布的領域內可以自主選擇研究方向和研究題目、提交項目計劃書；微軟亞洲研究院組織該領域的專家對項目計劃書進行評審；通過評審的教師會得到一定的項目支持。

微軟亞洲研究院主題研究支持計劃形式豐富，它包括主題研討會、種子基金、資源共享多種形式。

種子基金：微軟亞洲研究院為每一個通過評審的項目提供資金支持，截至目前，總體的支持已超過兩千萬人民幣。與此同時，也通過其國際影響與學術地位為主題項目爭取所在區域的官方資助或者微軟總部的資助。

天津大學李曉紅教授的“安全軟件工程”項目獲得微軟亞洲研究院“高可信度計算”主題研究計劃的支持，除了資金支持外，微軟亞洲研究院的相關資深研究員還多次與李老師進行深入的交流，給予其關于研究熱點及重點上的建議和指導。在微軟亞洲研究院的幫助下，李老師的研究隊伍不斷的壯大，研究水平也不斷提高。有了這些軟硬件條件的沉淀和積累，李老師“基于攻擊模式的可信軟件的建模、度量與驗證”的項目獲得了2008年國家自然科學基金重大科技研究計劃的支持。

澳大利亞昆士蘭大學的羅斯?布朗教授所領導的項目“Xbox Games Development Curriculum”也得到了微軟亞洲研究院“圖形學與游戲”主題研究計劃的支持，澳大利亞政府為了鼓勵其與微軟亞洲研究院的合作，同時給予資金支持，在微軟研究院與澳大利亞政府的雙重支持下，他們的研究成果發表在CyberGames 2006: International Conference on Games Research and Development大會上，并獲得了最佳論文獎。

主題研討會：主題研討會始于2005年，微軟亞洲研究院每年圍繞選定的主題召開面向亞太地區高校的會議，為參與項目的教師們提供交流、分享的平臺。主題研究支持項目設立最主要的一個特點，是讓整個亞太地區從事同一主題或者相關主題研究的同行們能夠經常性地交流溝通，相互之間取長補短。這樣，主題研討會便成為實現這一目的最為合適的平臺。2006年主題研討會主要覆蓋操作系統核心技術、嵌入式系統，圖形學與游戲，高可信度計算四個主題。2007年，召開了“教育中的移動計算”主題研討會，對“教育中的移動計算”這一主題展開廣泛的討論，同年8月9日至10日，微軟亞洲研究院-清華大學互聯網服務（Internet Services）主題研討會在清華大學舉行。來自亞太地區從事互聯網搜索、數據挖掘，反垃圾郵件、社區網絡以及其他與互聯網服務相關課題研究的知名學者參加此次研討會。2008年7月舉行的eHeritage主題研討會又是這種交流最新的一次嘗試。

資源共享：在科研中，大量統計數據的重要性不言而喻，因此大量數據的供應對于項目的進展無疑十分關鍵。像處理數據的平臺，以往研究機構之間由于缺乏溝通，各自搭建自 己的處理平臺，而執行的功能實際上相差無幾，這樣就造成了物力、人力和財力的重復投入。現在依托主題研究項目所形成的團體，大家可以把數據統一交給一個平臺來處理，這樣就可以節省大量資源進行其他的研究工作。通過主題研究計劃，將原本各自為戰的研究者們聯合成一個整體，原本各自持有的有限數據合并到一起，便成為一個較之以前幾倍幾十倍的大型數據庫，該數據庫向項目中所有的參與者公開，讓每個人都享受到交流合作帶來的便利。比如一個名為“RRP”（Recognition Research Platform）的平臺就在微軟亞洲研究院的努力下搭建成功。這個開放式研究平臺首先被應用在“教育中的移動計算”這個主題中的“有效手寫識別建構”領域。RRP以“數據分享機制”、“分布式計算架構”、“模塊化的工作流程”三大功能為參與主題研究的學者們提供了極大的便利，再一次體現了科學研究中協作共享的精神。另外，微軟亞洲研究院還將各種優秀的資源匯聚在一起，制作了Teaching Resource Kit (TRK)的共享包。比如2006年推出的“圖形學與游戲主題資源包”，其中包括7門課程的提綱、課件、案例等在內的詳細資料，2005年主題研討會的長達4.5個小時的講座視頻，30余種相關工具軟件，82篇相關文獻，18個案例應用，54本相關書籍的資料和13個相關鏈接等。這些共享包使得廣大的研究者和教師能獲得豐富全面的資源，有效地進行深入的研究和教學工作。

篇（2）

由于計算機技術以及信息技術具有迅猛的發展速度，普通高校計算機教學內容并不能夠完全跟上計算機技術的發展與更新步伐，所以教學內容滯后現象普遍存在于我國普通高校計算機教學工作中。例如，圖像處理軟件的應用是普通高校計算機教學中重要的教學內容之一。Adobe公司在2013年7月推出了最新版本的PhotoshopCC，這令版本PhotoshopCS6成為了AdopCS系列中的最后一個版本。然而普通高校計算機教學在Photoshop教學中仍舊以AdopCS系列為主要的教學內容。當今社會中的計算機技術代表著最為先進的生產力，并且在社會發展中發揮著重要的作用，所以計算機學習者也應當追求學習內容的創新，而存在于普通高校中的教學內容不僅難以有效調動學生在計算機教學中的學習積極性，并且也難以實現學生對計算機技術實際應用能力的提高。而教師為了對這一問題作出解決，只能夠通過在教學過程中進行有針對性的教學，仍舊以Photoshop圖像處理軟件為例，教師需要在機房及其中安裝最新版本的Photoshop軟件，并以教材教學內容為依據引導學生進行學習，從而讓學生了解Photoshop最新版本的最新功能。

（二）師資力量不足

普通高校的擴招推動著高等教育大眾化的實現，同時也對包括師資資源在內的高校教育資源配置提出了嚴峻的挑戰，尤其是對于新建本科院校而言，受到歷史背景、地理區位、基礎條件以及知名程度的影響，計算機教學中的師資隊伍建設工作十分艱巨。而為了實現包括新建本科院校在內的普通高校辦學水平、辦學層次以及計算機教學質量的提升，構建一支專業化、高素質的師資隊伍是關鍵。當前我國普通高校計算機教學中面臨的師資隊伍建設問題主要體現在以下幾個方面：師生比例偏高；師資總量不足；具有高職稱和高學歷的教師結構較低；科研水平與教學水平總體不太理想；高素質的師資引進難度較大；學術骨干以及學科帶頭人缺乏。從作為普通高校計算機教學主要力量的青年教師教學特點來看，青年教師雖然具有較高的學歷層次，但是卻普遍具有遠大理想，搞科研、寫文章以及對成果的追求熱情遠遠高于對計算機教學改革作出研究與實踐的熱情，部分青年教師認為計算機基礎教學難以展現出自身的才能，認為自身業務發展被制約。另外，部分青年教師并不是畢業于師范專業，所以他們在計算機教學中所使用的教學方法欠缺靈活性并且自身的教學能力欠缺系統性，這導致了他們的教學效果并不理想。而隨著普通高校擴招，許多青年教師往往在上崗之后直接參與計算機課堂教學工作，這種急于求成的現象導致這些教師難以完成角色的轉變以及適應角色要求，使他們在承擔較重教學任務的同時沒有太多精力開展教學反思與總結。

（三）教學模式相對落后

計算機技術的發展使我國普通高校計算機教學中的教學內容不斷更新并逐年增加，而以黑板+粉筆為主的計算機教學模式具有著較為明顯的波動，由于在這種教學方法中，面對較重的計算機教學任務，教學內容不能直觀的呈現給學生，較差的可視性不僅影響著教師講解的準確性，并且加大了學生對計算機知識的理解難度。從理論教學來看，普通高校計算機理論教學中簡單的復制課本段落進行闡述的現象仍舊客觀存在，在此情況中，教案規劃的統一性和與時俱進性欠缺，并且教學過程欠缺創意，所以學生會感覺理論課教學過于乏味與枯燥而難以提高對計算機理論知識學習的興趣；從實踐教學來看，許多普通高校在計算機實踐教學中讓學生開展自由的上機活動，在此過程中由于缺乏任務驅動以及學習目標，學生的基本知識難以在實踐教學中得到有效內化，并且學生的技能也難以得到鍛煉。

二、我國普通高校計算機教學改革措施

（一）確保教學內容與學生特點相適應

在普通高校計算機教學內容方面，不僅要重視實現教學內容的時效性與科學性，同時有必要與學生的特點以及需求相適應。雖然計算機技術具有較快的更新速度，但是事實上普通高校計算機教學內容并不能進行長時間的持續更新，這是教學資源的有限性所決定的。因此，計算機教學中的教學內容至少要包含兩部分：一是計算機基礎知識；二是計算機前沿技術與知識。前者需要重點強調，而后者則只需要讓學生有所了解即可。總而言之，計算機教學中的教學內容要具有時代性與時效性，無論是教材內容的難度還是層次都應當以學生的學習特點為依據。

（二）師資隊伍建設

如何在有限的計算機教學實踐中引導學生理解教學內容并了解計算機前沿知識是每一位普通高校計算機教師需要面對和研究的問題。為了實現計算機教學質量的提高，普通高校計算機教學師資隊伍建設可以從以下三個方面入手：一是重視公共課教學團隊建設。計算機公共課教師可以通過集體備課的形式來統一制定某一章節計算機教學目的與任務，通過共同探討來確定教學內容與優化教學方法。同時計算機公共課教師需要認識到學生之間存在的差異，在對學生特點、專業性質以及工作需求做出了解的基礎上制定規劃，從而確保計算機公共課教學質量的提升；二是通過以老帶新來推動青年教師成長。在普通高校計算機教學中，青年教師的比例要高于骨干教師，并且高職稱、高學歷的教師數量較少，所以重視青年教師教學能力與教學素質的提升是十分緊迫的任務。在組建教學團隊的基礎上，可以讓青年教師參與公共課教學實踐，當青年教師在具有豐富教學經驗后再參與專業課教學工作。在此過程中，老教師應當重視對青年教師的引導與培養，其內容包括教學方式的選用、教案的編寫、教學內容的安排以及師生之間的互動等。同時普通院校可以指派老教師來負責青年教師的培養，通過實行責任制來推動教師群體中的交流，并對計算機教學作出優化，使青年教師在不斷提高自身教學能力的基礎上走向成熟。

篇（3）

當前，信息技術知識的掌握成為一項基本技能，計算機教育已成為學生動手能力培養及素質教育的重要方面，還采用傳統的考試形式作為學生能力的評價標準將不再適宜。目前，學生對考試的認識大多停留在傳統應試階段，學習目的不明確，學習內容單一，缺乏有效的學習方法；也有一部分高校把計算機等級考試成績和非計算機專業的畢業學位緊密聯系在一起，教師在面對學校下達的等級考試合格率的要求時，不得不忽略學生計算機應用能力的要求，一味追求考試合格率，而學生為了順利拿到學位證，不得不把很多精力投入到與考試相關的學習中，如考試技巧、大量試題練習等，這樣，致使好多學生以后還不知道如何使用已學的計算機知識來輔助完成一些簡單的工作。高校應樹立以學生發展為目標的新的評價觀，將評價作為教學活動的一部分；評價標準、評價方法、評價手段要多樣化，在評價中肯定學生多方面的才能，不迷信唯一答案。應以學生的實際應用能力和操作熟練程度作為主體，還應包括平時上機能力、與專業課結合能力、自主學習能力等多方面。可采用“模塊化”的考核方式，分為基礎模塊、綜合能力模塊、專業能力模塊。

考核形式也可多樣化：平時成績考核、期末成績考核、等級考試考核、考試系統考核、大型作業考核。全部采用上機考核的形式，注重實際能力的考核，強調實驗動手能力的重要性。平時成績考核：指平時學習的作業情況、實驗出勤和實驗效果等，此外，課堂討論、課堂表現、實驗效果等均作為平時成績，占成績總評的10％～20％。期末成績考核：應以能力考核為主，包括理論知識、實驗操作技能兩部分內容。理論知識主要考查學生掌握計算機基本知識和基本理論的程度，突出學生對計算機的構成、網絡的組成等概念的理解，占總體比例的20％～30％；實驗操作技能主要考查學生操作使用計算機的能力，突出學生能否將計算機作為自己學習的一個工具來使用，占總體比例60％～80％。等級考試考核：是期末成績考核有益的補充。以能力考核為主、規范考試方法。考試系統考核：建立涵蓋了全部大綱要求掌握的內容試題庫，實行教考分離。每張試卷中主觀題目（考察基本計算機理論知識）占20％～30％，其余部分均為計算機操作技能題目，集中體現了該課程以實驗技能和操作技巧為主的定位。大型作業考核：結合本專業的需求，出一些項目作業讓學生完成，可以以論文、討論形式提交，從中可考察學生的知識深度和廣度，還可以從個性化發展的角度考察學生的創新思維能力和對問題的理解能力。

篇（4）

各大高校都積極組織、鼓勵學生參加不同級別的學科競賽，如電子設計競賽、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽、ACM大賽、數學建模競賽等，這些競賽極大地提高了學生創新能力和創新意識，但參賽過程中存在諸多問題例如：從中受益的學生數量偏少、學生創新力不足等問題。為此，筆者根據多次參與學科競賽積累的經驗，對如何構建大學生創新實踐環境進行了探索和實踐。

一、學生創新活動中的不足

（一）參與意愿強烈，但部分學生無法堅持

在實踐或者競賽中，開始學生都表現出相當高的積極性和參與熱情，由于在參與之前缺乏正確的引導以及沒有足夠的信心解決參與過程中出現的問題，而且缺乏持之以恒的精神，隨著遇到問題數量增加、難度加大，部分學生逐漸失去了興趣與熱情，最后放棄。在筆者參與指導的一次學科競賽的院級初選賽時，某隊學生中報名的有五組，每組有5-6名參賽隊員，但堅持到比賽當天的只剩下三組，棄權的比例竟然高達40%。

（二）在創新實踐之前缺乏足夠調研，實用性較低

大學生自主創新實踐的內容多數是依學生興趣愛好而定，缺乏充分的實際調查和分析需求。作品出來后，卻發現是對前人研究成果的簡單重復，或者由于不符合實際的應用的要求，而無法真正的使用，這不僅浪費了學生的精力，同時也一定程度上削弱了學生積極性。

（三）學生知識積累少、視野狹窄

創新型人才素質之一要求有深厚的理論基礎和廣博的知識面。而在創新實踐中往往是學生實現老師的“創新”，被動地完成老師布置的任務，缺乏自己的觀點和見解。這有部分原因是由于學生僅關注本專業，局限于課內知識，不關注課外知識的獲取。現在很多實用的創新往往融合了多個科學領域的技術，例如“3D手掌靜脈身份識別技術”就涉及了醫學、信息學等領域。又例如某個信息安全競賽一等獎的作品將光學、信息加密技術進行融合獲得了專家的一致好評，當場被企業看中并提出了合作意向。

二、構建大學生創新實踐環境

（一）將競賽與教學結合，切實提高創新能力

為了擴大創新活動的覆蓋面，在教學中引入以競賽為形式的創新實踐環節，學生可以很容易的將所學的知識應用到實踐作品中，這對一般的學生都不存在太大的難度。采用這種方式降低競賽參與門檻，可以最大限度地讓更多的學生參與創新實踐，建立信心。在課內的競賽中，學生經過初步了解創新的科學思維方式，為以后的學習科研建立基礎。

（二）在課程中引入前沿科技，擴大學生視野

在諸如“大學計算機基礎”的公共課中通過介紹當今計算機前沿技術來激發和引導學生的創新熱情，培養學生的專業興趣和創造力。在專業基礎課中，通過設置自主設計性強的實驗，積極引導學生主動獲取知識，并運用到實際的實踐中。例如在“網絡攻防課程設計”中設置了“網絡攻防綜合實戰”的競技環節，將學生分成攻、守兩方，教師鼓勵學生尋找課外的技術和方法進行實踐，學生在過程中受益匪淺，不僅更深入的了解專業知識，而且在實際中應用了新技術，并將這些技術靈活的運用到自己的實踐中，激發了學生研究新技術的熱情。

（三）建設開放實驗室，建立良好創新環境

1. 在公共教學平臺中開辟競賽專欄

為了給大學各個年級的學生提供競賽指導，實驗室開辟了競賽專欄。其目的有：第一、提供參賽信息。學生不僅可以了解大學期間各個級別的競賽信息，還可以根據自己興趣初步建立自己的競賽歷程表，使一年級新生對大學競賽有初步了解。第二、提供競賽的相關資源，使資源共享。每次創新活動、競賽都會積累寶貴的資料、經驗總結等資源，實驗室將這些資源整理分類放在教學平臺上供廣大學生免費獲取，方便學生參考學習，較大地提高了資源的利用率。第三、設置專家介紹欄目，增進師生了解與互動。很多學生尤其是一年級新生，對學校的教員專業不了解，遇到問題不知道找哪位老師解決問題，為此，平臺將教員的專業、聯系方式等信息公布出來，方便學生及時咨詢專家，解決問題。第四，提供自由的交流空間，促進良好的交流討論氛圍。

2. 建立開放的實驗室，支持學生創新實踐活動

盡管實驗室場地比較緊張，但實驗室還是開辟了學生實踐場地，如為了支持“機器人尋跡”比賽，實驗室設置了機器人跑道，并制作了機器人自動計時器，保障了比賽公平、公證的順利進行。同時，無授課任務的情況下，實驗室對學生自由開放，允許學生自由使用實驗室的設備，因此學生可以根據個人的情況自主安排實踐時間。

三、結束語

本校依托學科競賽，經過多年的教學改革、實驗室建設，為學生建立了一個多層次的、多角度的創新實踐環境，著重培養學生的創新思維與能力。通過參與競賽的形式，學生運用科學思維方法解決遇到的復雜問題，提高創新實踐能力。

【參考文獻】

［1］謝安邦. 高等教育學[M]. 北京：高等教育出版社，1999.

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人工智能課程是計算機類專業的核心課程之一,也是智能科學與技術、自動化和電子信息等專業的重要課程,其知識點具有不可替代的重要作用。該課程內容廣泛,具有很強的綜合性、應用性、創新性和挑戰性[1],其開設能夠更好地培養學生的創新思維和技術創新能力,為學生提供了一種新的思維方法和問題求解手段。同時,本課程能夠培養學生對計算機前沿技術的前瞻性,提高他們的科技素質和學術水平。通過課程的學習,學生對人工智能的定義和發展、基本原理和應用有一定的了解和掌握,啟發了對人工智能的學習興趣,培養創新能力。

中南大學人工智能課程開設于20世紀80年代中期。1983年,蔡自興作為訪問學者赴美國普度大學研修人工智能,并與美國國家工程科學院院士傅京孫(K. S. Fu)教授及清華大學徐光v教授合作研究人工智能。在傅京孫院士教授的指導下,蔡自興和徐光v教授執筆編著《人工智能及其應用》一書,并于1987年5月在清華大學出版社問世,成為國內率先出版的具有自主知識產權的人工智能教材。本教材不僅為我校人工智能課程提供了一部好教材,而且促進了國內高校普遍開設人工智能課程。此后,又陸續編著出版了《人工智能及其應用》第二版、第三版“本科生用書”和“研究生用書”、第四版等,修讀該課程的學生也與日俱增。該書第二版還獲得國家教育部科技進步一等獎。經過近20年建設,該我校人工智能課程于2003年評為國家精品課程,并在2008年評為國家雙語教學示范課程。這是至今國內唯一同時獲得國家級精品課程和雙語教學示范課程的人工智能課程。同時,我們還開發了人工智能網絡課程,具有網絡化、智能化和個性化等特色,被國家教育部評為優秀網絡課程,供兄弟院校人工智能教學參考使用,受到普遍歡迎[2]。

作為國內第一門人工智能精品課程,我們按照教育部精品課程標準建設《人工智能》課程,尤其是在教學內容、創新性教學方法和教學模式上進行不斷進行改革與探索,取得了很好的效果。本文即為我校人工智能精品課程建設與改革經驗的初步總結。

1教學內容優化

1.1課堂教學內容優化

教學內容的確定是課程的首要任務。如何選好教學內容,使學生既能了解本領域的概貌,又能適合學生的基礎,便于他們在有限的時間完成學習任務,是一件難事。教學內容除了包含基礎理論外,還應該反映人工智能領域的新發展和新動態,跟上學科發展的步伐。本課程最初設定的教學內容分基礎部分和擴展應用部分。基礎部分主要包括人工智能的定義和發展、知識的表示以及推理,而擴展應用部分主要包括專家系統、機器學習、機器規劃、機器視覺等。

近年來人工智能科學的快速發展,涌現出了大批新的方法和算法,研究熱點問題也從符號計算發展到智能計算和Agent等。

學內容,既能使學生了解本領域的概貌,又能適合學生的基礎,便于他們在有限的時間完成學習任務,是一件難事。教學內容除了包含基礎理論外,還應該反映人工智能領域的新發展和新動態,跟上學科發展的步伐。本人工智能課程最初設定的教學內容分基礎部分和擴展應用部分。基礎部分主要包括人工智能的定義和發展、知識的表示以及推理,而擴展應用部分主要包括專家系統、機器學習、機器規劃、機器視覺等。

近年來人工智能科學的快速發展,涌現出了大批新的方法和算法,研究熱點問題也從符號計算發展到智能計算和Agent等。

隨著科學技術的不斷進步,在科學研究和工程實踐中遇到的問題變得越來越復雜,傳統的計算方法無法在一定時間內獲得精確的解。為了在求解時間和求解精度上取得平衡,很多具有啟發式特征的智能計算算法應運而生。這些算法通過模擬大自然和人類的智慧來實現對問題的優化求解。計算智能作為人工智能的一個新的分支是目前的研究熱點,它主要涉及神經計算、模糊計算、進化計算和人工生命等領域,在如模式識別、圖像處理、自動控制、通信網絡等很多領域都得到了成功應用。另一個近10年來人工智能的研究熱點是Agent和多Agent系統,其理論最早來自分布式人工智能,并隨著并行計算和分布式處理等技術的發展而逐漸成為熱點。

以上兩個內容都是人工智能的重要分支。因此,我們在《人工智能及其應用》第三第3版[3]和第四第4版教材[4]中已經順應形勢加入了這方面的內容,并將教學內容也進行了相應的擴展,加入了計算智能、分布式人工智能與Agent。由于不確定性推理和基于概率的推理方法應用也越來越廣泛,我們也將此類非經典推理方法單獨作為一章來進行教學。另外,還增加了一些新的內容,如本體論和非經典推理、粒群優化和蟻群計算、決策樹學習和增強學習、詞法分析和語料庫語言學,以及路徑規劃和基于Web的專家系統等。圖1給出本課程的教學內容大綱。

人工智能的教學內容涉及面廣且內容較多,要在有限課時內完成教學計劃并讓學生掌握,具有一定難度。因此需要根據教學對象的需求有所取舍。中南大度。因此需要根據教學對象的需求有所取舍。中南大學在智能科學與技術、計算機、自動化三3個專業中均開設了人工智能課程,根據相關專業課程教學對象,對學時和教學內容進行適當調整。對于智能科學與技術專業,人工智能課程為必修課,共48個學時含實驗8個學時。表1表示為相關專業的人工智能課程教學內容分配情況。對于計算機和自動化專業,人工智能課程為選修課,共32個學時含實驗8個學時。許多兄弟院校的計算機專業都把人工智能定為必修課,課程學時也在50學時左右。因此,我們一再強烈建議我校的計算機專業把人工智能列為必修課,并適當增加學時。由于智能科學與技術專業開設有專家系統和智能計算選修課程,因此在人工智能教學內容中只將這兩部分做簡要闡述,而將重點放在知識表示和推理以及擴展應用上。對于計算機專業學生來說,除基本的知識表示和推理外,計算智能和Agent技術也是他們在軟件開發和通訊技術理論學習中需掌握的重要概念。同時,計算智能、專家系統對自動控制和電氣工程也十分重要,對自動化專業則應掌握該方面的內容。

1.2實驗實踐教學創新

國內人工智能課程在開設之初大多沒有安排實驗內容,僅為理論基礎和概念講授。由于理論比較抽象,很難理解,學習效果不理想,學生們對于其應用實現也十分困惑。此后,各高校也逐步在該課程中分配了實驗學時,大多數采用prolog語言和專家系統作為實驗語言和對象[5]。為了改進該課程的教學,我們也從沒有實驗到將實驗學時從零調整為設置4個學時的實驗課時,然后到現在的8個學時的實驗課時。隨著課堂教學內容的改革,實驗內容也進行了優化和更新。

人工智能課程實驗的目的是幫助學生掌握基本理論,發揮主動性,研究探討人工智能算法和系統的運行和實現過程,提出思路并驗證自己探索的思路,從而更好的地掌握知識,培養研究能力和創新能力。因此,在實驗教學內容的設計上,實驗項目應具備研究性和綜合性。實驗項目目標明確,要求學生帶著問題和任務進行實驗,但實驗過程又要有一定的靈活性,學生可以根據自己的思考進行適當的調整。再者,充分采用虛擬實驗方式進行實驗,大大提高了學生的興趣,提供了分析和探討智能算法的很好平臺。同時,學生的實驗數據和實驗結果分析既有格式要求,又給學生報告自己的研究的過程和結果留有空間,并在評分時加以充分考慮。這些做法能夠鼓勵學生,特別是鼓勵優秀學生進行獨立性研究,滿足他們學習的需求。

1) 人工智能課程的實驗環節不足和課時分配問題。

中南大學的人工智能課程的實驗環節經歷了從精品課程建設前沒有到開設,一直到其內容和形式上的不斷改進過程。但目前實驗還主要處于演示性和編程的實驗階段,而非設計和訓練階段。此外,由于人工智能課程涵蓋范圍廣、內容多,而課程所設置的學時有限。,如何分配好課堂教學與實驗課時也是一個需要在今后課程建設中不斷探索的問題。

對于某些專業的人工智能課程,可以考慮單獨開設人工智能實驗課程或人工智能程序設計與實驗課程。

2) 人工智能技術發展迅速情況下如何保持該精品課程持續發展的問題。

人工智能作為一門高度融合的交叉科學,其發展速度迅速,不斷有新理論、新問題涌現出來。我們的

人工智能教學既要注重基礎理論知識,又要緊跟學科發展的步伐,勢必要求對課程內容進行不斷更新,這對我們的教學資源和教師素質都提出了更高的要求。

4結語

本文介紹了中南大學的精品課程――人工智能課程教學內容和創新性教學方法的一些探索,已在課堂教學內容的優化、實驗環節的改進、教學方法的創新的實施上取得了很好的效果,充分激勵了學生的學習積極性和主動性,多方位培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。我們的想法和做法可供兄弟院校同行參考。不過,仍然存在一些不足之處。隨著智能科學與技術的發展和更為廣泛的應用,人工智能課程的重要地位必將更加突顯,我們也需要繼續努力,與時俱進,不斷完善人工智能精品課程的建設。

注:本文受教育部質量工程國家級精品課程人工智能(2003)、全國雙語教學示范課程人工智能(2007)項目支持。

參考文獻:

[1] 薛瑩. 創新教育新途徑人工智能與機器人教育:哈爾濱市教育研究院張麗華院長訪談錄[J]. 中國信息技術教育,2010(1): 20-22.

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Exploration of Innovative Teaching Mode of Artificial Intelligence Elabrate Course

――Construction and Reformation in Elaborate Course of Artificial Intelligence

CHEN Bai-fan, CAI Zi-xing, LIU Li-jue

篇（6）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 22-0136-03

1引言

近年來，隨著多媒體技術和Internet應用的迅速普及，一種新的以“學”為中心的教學模式正在興起，這種新的教學模式與傳統的以“教”為中心的教學模式完全不同：它強調在教學過程中以學生為中心，認為“情境”、“協作”、“會話”、“意義建構”是學習活動的四大要素，強調學生是認知結構的主動建構者；教師是學習環境的創設者，學習過程的引導者、幫助者和促進者。這種教學模式有利于培養學生的創新思維和創新能力，是培養創新人才的有效途徑。為此我們采用以“學”為中心的教學模式對軟件工程類專業綜合技能的培養模式進行改革，收到了良好的教學效果。

2以“學”為中心的教學模式

2.1以“教”為中心的實踐教學中存在的問題

一般軟件工程的專業課基本上都開設有各自的實驗課，這些實驗課內容與理論課教學內容聯系緊密，教師通過將理論教學內容拿到實驗中進行驗證，把教學內容和知識傳遞給學生。老師是教學過程的中心，學生則處于被動接受知識的地位。這種狀況往往造成學生對實驗課不夠重視，學習積極性與主動性不高，對實驗課投入的精力較少。因此這種被動的實踐教學模式不僅不能激發學生的求知欲望，反而由于被動的和束縛性的學習定位，構筑起一堵限制學生創造性思維發展的壁壘。

這些在軟件工程專業實踐教學中出現的各種問題，其實質原因就在于以“教”為中心的實踐教學模式，因此要培養具有創新意識和創新能力的人才，就必須改變舊的實踐教學模式。

2.2以“學”為中心的實踐教學模式的改革思路

以“學”為中心的實踐教學模式的基本原理為建構主義，建構主義關注如何以原有的經驗、心理結構和信念為主來建構知識，強調學習的主動性、社會性和情境性。建構主義作為一種新的學習理論，對學習提出了一系列新的解釋，它強調學習者在以往的生活、學習和交往活動中，逐步形成了自己對各種現象的理解和看法，而且，他們具有利用現有知識經驗進行推論的智力潛能；強調學習者通過與外部信息的相互作用而生成理解、發展智能，建構自己的“經驗現實”。與這一傾向相適應，在教學中出現了一系列具體變化：從“教師中心”到“學生中心”；從關注學習結果到同時關注學習過程；從關注外部信息序列(教材內容)的組織設計到關注學習過程中的交互活動設計；從關注以學科知識為中心的學習到關注以問題為中心的學習；等等。

在傳統教學中，學生學習的主要任務是對各種理論進行推導及抽象概念、原理的記憶、復述和實踐驗證、簡單應用。教師一般在教學之初先講解所要學習的概念和原理，而后再讓學生去做一定的練習、實驗，嘗試去解答有關的問題，其潛在的假設是：學和做是兩個過程，必須先學了，先知道了，才能去做，去解決有關的問題，而本質上知識和理論的產生首先是從實踐中總結、升華來的。我們在“綜合技能實踐”的教改中根據建構主義的教學理論采用相反的思路來進行教學設計：“在問題解決中學習”。

要在專業綜合技能的培養中體現“在問題解決中學習”的教改思路，主要應考慮以下的幾個方面：

一、設計真實的任務。真實的活動是學習環境的重要的特征，就是應該在實踐教學中使用真實的任務和實踐整合多重的內容或專業技能。

所謂的“真實任務”就是要達到：

1) 選擇的實踐項目滿足學生需要，對學生而言具有意義；

2) 項目內容具有內在價值，反映問題的專業性和科學邏輯；

3) 在項目的實踐過程中存在或形成一些問題引起學生的興趣并需要尋找信息來解決才能完成任務。

二、設計能夠反映學生在學習結束后就能從事有效行動的復雜環境。學習環境的構建要考慮以下4個方面的因素：

1) 情境要素，要建立利于學生理解和意義建構，并促進知識、技能和體驗相連接的外部場景，該場景也是活動的意向與問題嵌入其間的實踐環境；

2) 采用適當的研究工具要素/認知工具；

3) 提供適當的資源要素；

4) 要有學生與老師、學生與學生之間的交流平臺。

三、在實踐教學指導方式上體現以“學生”為中心的思想，給予學生解決問題的自，教師作為協助，應該刺激學生的思維，激發他們自己解決問題。

四、效果評價。對學習效果的評價包括學生個人的自我評價和教學對個人的學習評價，采用在實踐過程中的形成性評價和最終的總結性評價。評價內容包括：

1) 自主學習能力；

2) 是否完成對所學知識的意義建構。

3以“學”為中心的教學模式的實踐

在軟件工程專業的培養計劃中，一般將實踐環節分為三個部分：課程實驗、專業實踐和畢業實習。我院的專業實踐是為了訓練軟件工程類專業學生的項目研發能力，以問題或項目驅動的自主選題和設計的單列學分實踐課程。專業實踐由綜合技能實踐、系統設計與實現Ⅰ、系統設計與實現Ⅱ、專業實踐4個層次構成。其中，綜合技能實踐安排在第三學期，是所有工程類專業學生的必修環節。該課程主要進行技能性、綜合性的專業實踐，以培養學生對專業知識的綜合應用能力和創新能力，并為后續的專業實踐打好基礎，在綜合技能實踐課程的教學實踐中，我們針對傳統實踐教學中存在的一些問題，采用以“學”為中心的教學模式進行了大膽的改革。

在綜合技能實踐的教學設計中，主要包括以下兩部分內容：

一是關于學習環境的構建，學習環境是創造良好的外部條件來幫助和促進學生建構知識意義的過程，這是學習的外因；

二是關于自主學習策略的設計，自主學習策略設計則是要通過有效的教學策略來激勵認知主體即學習者，使他們在學習過程中能更充分地發揮出自身的主動性、積極性與創造性，這是學習的內因。

通過兩部分的作用，有效地促進學生對知識意義的主動構建，使學習者真正成為信息加工的主體，從而充分體現出學生的認知主體作用。

在具體的設施過程中我們主要采取了以下的措施和方法：

一、選擇有實際意義的專業項目，建立真實的實踐環境。如計算機硬件組裝、BIOS設置和操作系統軟件安裝調試；基本網絡連接配置、管理和網絡服務的搭建；一些帶有引導性、設計性或研究性的項目，如數字儀表的設計與組裝、A/D、D/A設計、虛擬儀器開發、嵌入式系統和PDA的開發、多媒體創作等一系列的實踐項目，內容深度從基礎、綜合、設計和研究，涉及硬件、軟件等方面，強調學生將所學知識和技能在實踐中的應用，積極引導學生自主學習。

二、以問題為驅動，在問題的解決中學習。以具體的實際問題為中心，在學生具備一定的背景知識，但還沒有學習具體的課程前就要求學生完成某個方面的初步實踐項目，一方面使學生在理論學習前有一定的實踐經驗，另一方面也為后續的專業實踐構建必備的知識和技能。例如學生在大二上學期并沒有學習過Web程序設計和數據庫技術，但具備操作系統、程序設計等背景知識。在JSP/開發環境搭建項目中，要求學生完成一個包括Web服務、JSP/集成開發環境、數據庫和簡單B/S程序開發等內容的實踐項目。通過學生的預習、實踐和總結，在短時間內就讓學生掌握了Web開發的基本步驟和相關的知識。

三、以“學生”為中心，采用開放式教學模式。實行開放實踐教學是保證實現以“學”為中心的教學模式的最好方式，為此，我們專門開發了針對開放實踐教學需要的“網絡預約實踐管理系統”，采用網絡化、信息化的管理手段，讓學生在項目內容、實踐時間上自由選擇，充分發揮了學生的自主性。

四、教師指導實踐方式的轉變。在建構主義學習環境下，教師與學生的地位、作用與傳統教學相比已發生很大變化，這就要求改變過去以教師為中心、單純強調知識傳授、把學生當作知識灌輸對象的指導方式，在學生進行思考和嘗試解決問題過程中，由于每個學生原有的知識經驗不一樣，必然會出現有的學生較快提出解決方案且比較完善，有的學生則較慢甚至無從下手，此時，我們要求指導教師在指導學生的過程中主要擔任參與者、合作者和引導者的角色，當學生遇到困難時，給予必要的指導幫助，一改以往輔導過細，偏重結果的做法，讓學生自由發揮。

五、綜合技能實踐的教學評價。教學評價體現出課程設置的目標，課程怎么考核，學生就會怎么學習。我們在綜合技能實踐的考核中采用形成性評價和總結性評價相結合，以形成性評價為主的考核方式。對以“學”為中心的教學模式來說，由于學生進行的都是自我構建的學習，對于同樣的學習環境，不同學生學習的內容、途徑都可能不一樣，如果單純以重視結果的總結性評價進行考核將會限制學生的思想，不利于學生創造性的發揮。只有采用在教學活動過程中不斷進行教學評價的形成性評價和總結性評價相結合才能激勵學生主動參與實踐，發揮自己的主觀能動性和創造性。

4新教學模式的教學效果

總體而言，綜合技能實踐教學模式的改革主要起到了以下三方面作用：

一、調動了學習積極性，培養了能力。由于采取的是以“學”為中心的實踐教學模式，采用了開放實踐的方式，包括開放實驗時間、開放實驗項目、開放實驗設備等，因而最大限度地調動了學生學習的積極性。學生們普遍認為：現在的實踐一改以往按照教材的要求和老師的詳細講解而操作的教學模式，讓他們在自己查找資料、自行思考、準備和設計方案的過程中，體會科研工作的艱辛，也體會到其中的樂趣；由于實踐中可用不同的方法、不同的手段，并允許失敗進行重做，讓他們有充分張揚個性、展示自我表現的機會，每一個實踐的完成都有一種成就感。因而，在實踐中大部分學生都表現出極大的興趣，時間抓得緊，常常是下課了還不想走，要教師催好幾遍才走。上課到課率為100%，課外預習和實踐報告完成情況都比其他課程要好，優秀率平均在80%以上，及格率通常都在95%以上。

二、激發了學習興趣，培養了創新意識。學生學習潛能的發掘在于激發學生的學習興趣，并在此基礎上培養學生的創新意識。由于在實踐中設置了一些涉及計算機前沿技術學生需要進行研究的項目，以及一些需要自主設計的項目，學生的學習興趣大增，我們每輪實踐課程都有許多學生完成了優秀的作品，這對于培養學生的創新意識是非常有益的。

三、磨練了意志，培養了綜合素質。一個優秀的工程人員必須具有堅強的意志和良好的綜合素質，經得起成功和失敗的考驗。在實踐中，要求學生從實踐預習、實踐準備到整個實踐的完成，都由學生自己獨立完成，并且要處理實踐中出現的各種問題，品嘗實際工作中的“酸、甜、苦、辣”。學生在實踐過程中，遇到失敗是常有的事，新的教學模式對于磨練學生的意志、培養綜合素質起到了積極的作用。

5結論

以“學”為中心的實踐教學模式是對傳統實踐教學的一種改革。體現了高等教育中應該以學生為中心的理念，對提高他們的責任感、自信心，進而激發創造力有很好的作用。通過近三年軟件工程專業的“綜合技能實踐證明，采用以“學”為中心的實踐這一新的教學模式極大地提高了學生對專業實踐的興趣和積極性，培養了學生自主學習、自我構建知識的能力，由于實踐內容接近工程實際，綜合技能訓練范圍很廣，既促進了學生綜合素質的提高和“應用型”人才的培養，又為軟件工程類專業后繼的專業課程和專業實踐打下了良好的基礎，收到了很好的效果。

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作者簡介

梁宇(1964-)，男，云南大學軟件學院實驗教學中心主任，高級工程師。